Unterschätzte Zuckerketten

Für einen neuen Ansatz, Biopharmazeutika einfacher als bisher zu analysieren, hat kürzlich den Life Science Research Award Austria 2018 erhalten.

Im Ketchup, in Salatsaucen, in Fruchtsäften oder in Müslis: In Lebensmitteln hat man den versteckten Zuckern lang wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Das hat sich mittlerweile gründlich geändert. Ganz ähnlich ist es mit den Zuckerketten, die jede lebende Zelle umgeben. Diese sogenannten Glykane, die sich durch eine unglaubliche Vielfalt auszeichnen, wurden im Vergleich zur DNA oder den Proteinen in der wissenschaftlichen Forschung lange Zeit kaum beachtet. Vor allem auch deshalb, weil ihre Analyse bisher sehr aufwendig und langwierig war. Das ist nun anders. Die Biotechnologin Therese Wohlschlager hat mit ihrem Team am Christian-Doppler-(CD)-Labor für Biosimilar-Charakterisierung der Uni Salzburg eine Methode entwickelt, um die Masse von Glykanen, die an ein Protein gebunden sind, zu analysieren. Für ihren innovativen Ansatz hat Wohlschlager den Life Science Research Award Austria 2018 erhalten.

Dinge im Detail zu studieren ist eine Leidenschaft der gebürtigen Wienerin. Auch die Abwechslung, die das Zusammentreffen unterschiedlicher Disziplinen in der Biotechnologie mit sich bringt, liebt Wohlschlager. Dabei war die Entscheidung, Lebensmittelund Biotechnologie zu studieren, recht spontan. „Ursprünglich wollte ich etwas mit Musik oder Sprache machen“, erzählt die Wissenschaftlerin. Doch dann ist sie einer spontanen Eingebung gefolgt. „Eine Entscheidung, die ich noch nie bereut habe“, sagt Wohlschlager lachend. Auf ihr Spezialgebiet, die Zuckerketten an Proteinen, ist sie noch als Studierende in einem Praktikum gestoßen. Ein Forschungsfeld, das sie seither nie mehr ganz losgelassen hat.

„Es ist seit Langem bekannt, dass es diese Zuckerketten gibt, aber erst in den ver- gangenen Jahren wurde entdeckt, wie wichtig sie in unterschiedlichen Zusammenhängen sind“, erläutert die Forscherin.

Glykane sind sehr komplex, sie können sich verzweigen und verschiedene Verbindungen eingehen. Solche Zuckerstrukturen definieren beispielsweise unsere Blutgruppen, sie sind wichtig im Immunsystem, in der Zellkommunikation, und ihre Anordnung oder Kombination kann darüber ent- scheiden, ob und wie ein Medikament im Organismus wirkt. Genau in diesem Bereich setzt die Forschung von Wohlschlager an: Sie untersucht Glykane in Biopharmazeutika.

Diese therapeutischen Proteine sind biotechnologisch produzierte Arzneistoffe. „Vereinfacht gesagt lässt man umprogrammierte Zellen, die sich unendlich vermehren können, einen Wirkstoff herstellen“, erläutert Wohlschlager. Diese „zellulären Maschinen“produzieren Proteine, denen Zuckerketten anhaften. Im Fachjargon heißt das Glykosylierung. Wie die Zuckerketten aussehen oder kombiniert sind, entscheidet über Wirksamkeit und Sicherheit des Medikaments. Wohlschlager und ihr Team haben eine Methode entwickelt, die rasch ein Gesamtbild des Proteins mitsamt seinen Zuckerketten liefert. Dazu bedient sie sich der Massenspektrometrie. Mit dieser Methode wird das Gewicht der Moleküle bestimmt und dadurch so etwas wie ein Fingerabdruck des jeweiligen Glykanmusters erstellt. „Wir konnten zeigen, dass Wirkstoffe in Biopharmazeutika in bis zu 100 verschiedenen Varianten auftreten“, betont die Forscherin.

In einem weiteren Schritt gelingt es Wohlschlager, mittels enzymatischer Zerlegung Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des untersuchten Glykoproteins zu ziehen. Die so erstellten molekularen Fingerabdrücke können nun zur Qualitätssicherung herangezogen werden. Unterstützt wird die Analyse durch ein eigens geschriebenes Computerprogramm, das eine rasche Auswertung und Zuordnung der Molekülzusammensetzungen erlaubt. Der Effekt: Mit der neuen Methode werden die Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung von Biopharmazeutika beschleunigt. Sie ist ein bedeutender Schritt, um die heute noch sehr teuren Biopharmazeutika, die vor allem in der Krebstherapie und bei entzündlichen Erkrankungen eingesetzt werden, billiger und so mehr Menschen zugänglich zu machen.

Salzburg schätzt Therese Wohlschlager auch deshalb als Forschungsstandort, weil sie in ihrer Freizeit gern in den Bergen unterwegs ist.

(36) hat an der Universität für Bodenkultur in Wien Lebensmittel- und Biotechnologie studiert. Ihre Diplomarbeit an der Griffith University in Australien befasste sich mit Zuckerketten in Schimmelpilzen. Ihre Dissertation machte die gebürtige Wienerin an der ETH Zürich, ehe sie 2013 an das CD-Labor für Innovative Werkzeuge zur Charakterisierung von Biosimilars an die Uni Salzburg wechselte.